摘要：针对现在各类疾病所引起的肢体功用障碍逐年添加而医护人力资源紧缺的状况，本文首要规划了使用于外部肢体康复设备中的多伺服电机操控体系的硬件组成与软件程序。该体系首要包含电源模块，单片机模块，液晶显现模块，按键模块和伺服电机单元。经过单片机内部程序的设定和外部液晶、按键等人机互动模块的输入，多伺服电机体系能根据指令操控机械手臂运动，完结指定动作。康复练习医治患者经过外部机械手臂的带动，完结自身力气不能完结的练习动作，然后到达康复练习医治的意图。经过实践查验，该体系能较好的完结既定目标与要求。
跟着我国社会经济的不断发展，人民生活水平不断进步，人均平均寿命也大大增加。与此一起，各类疾病所引起的肢体功用障碍也成为中老年集体亟待解决的问题。
使用于肢体康复设备的多伺服电机操控体系是针对肢体功用障碍患者规划的一款电动康复训练设备。该设备首要由外部机械骨骼，多伺服电机操控单元，电源模块，主操控单元，人机互动模块组成。其间单片机主操控单元选用Kinetis K60操控多伺服电机体系，从而多伺服电机体系驱动机械手臂，协助佩带机械手臂的康复练习者做出预订的康复练习动作。此外，其自身可回忆多种形式以及不同的康复练习动作，以此简化医务人员的相关作业，进步医疗功率。康复练习者在该设备的协助下做被迫康复练习，能大大下降康复练习的难度，削减不必要的人力本钱。
1 多伺服电机操控体系硬件规划方案与剖析
1.1 硬件全体规划方案与剖析
使用于肢体康复设备的多伺服电机操控体系首要由以下几个模块组成：电源模块、矩阵键盘模块、液晶显现模块、主控芯片模块、伺服电机单元以及外部的机械手臂支架。其间，电源模块担任为其他各个模块供给安稳的作业电压;矩阵键盘模块担任外接操控指令的输入;液晶显现模块担任体系运转状况的显现;主控芯片是整个体系的大脑，担任依照程序指令对各个模块进行操控;伺服电机单元受控于单片机，其输出量直接带动机械手臂的运动，使机械手臂完结指定摆臂动作。
体系的全体组成框图如图1。
1.2 单片机主控模块
Kinetis K60是飞思卡尔公司推出的inetis单片机系列中一款根据ARMv7的体系结构ARM Cortex—M4内核的32位单片机。片内资源丰富，包含了GPID模块，EXIT外部中止模块，PIT定时器模块，ADC模块，DAC模块，FTMPWM模块，输入捕捉模块，DMA模块，UART模块以及I2C模块。其间GPIO分为A、B、C、D、E 5个端口，每个端口包含了32位IO口资源。一切的一般IO口都可以设置外部中止，K60包含了4个定时器中止，两个独立的12位DAC模块，两个独立的16位ADC模块。FTM PWM模块共有一个8路PWM和两个2路PWM。
1.3 电源模块
选用美国国家半导体公司出产的集成稳压电路LM2576，它内部含固定频率振荡器(52 kHz)和基准稳压器(1，23 V)，并具有完善的维护电路，包含电流约束及热关断电路等，运用该器材只需很少的外围器材便可构成高效稳压电路。LM2576是开关电源，高压差下功率高，发热不严峻，输出电流大，可达3 A，可是纹波大，搅扰大，电流略微杂乱，需求用到电感，7805是串联稳压电源，功率差，输入输出压差和电流越大，损耗越大，并且，输出电流较小，一般在500mA左右，也有1.5 A的类型，可是纹波小，电路简略，较常用。鉴于咱们选用7.2 V电池供电，所以选用输出散热较好的LM2576稳压芯片。
体系的正常作业要有安稳牢靠的电源保证。体系中需求的电压值首要有：7 V，6 V，5 V 3种。7 V电压首要为电池接入口处，7 V电压经过两片LM2576芯片别离发生两个5 V、6 V两个不同的电压值。5 V电压首要用于K60单片机供电，液晶显现模块供电，以及为矩阵键盘供给参阅电压。6 V电压首要用于为多伺服电机操控体系中的舵机供电。
终究电源电路规划如图2所示。
1.4 伺服电机模块
选用的舵机作业电压6 V左右。电源电压在7.8～7.2 V之间，因而需求稳压片降压。开端选用稳压片LM2576将电压安稳在6 V，静态测验安稳效果很好。在实践调试过程中发现，在电源敞开瞬间芯片稳压值会有骤变，关于芯片作业以及舵机转角形成影响，使得全体操控效果下降。测验其他几个类型芯片均存在此类问题，最终，决议用二极管降压。因为二极管不存在电流搅扰等问题，并且功用较安稳，彻底可以满意实践要求。
舵机的操控只需求一路PWM波即可满意要求。PWM波周期10 ms，不同占空比使舵机转过视点不同。
2 多伺服电机操控体系软件规划方案与剖析
2.1 体系软件全体规划方案与剖析
软件运转需求装备单片机各个模块寄存器数值，使单片机各个模块正常作业。初始化中包含：单片机时钟装备、I/O口装备、PWM模块装备、RTI实时中止装备、脉冲捕捉模块装备。当初始化结束后，开端检测外部按键的输入，经过判别不同的按键输入，来决议单片机履行摆臂动作或是舵机摆角值的加减调整。经过改动 PWM模块内部寄存器数值可以得到不同占空比的方波信号，完结对舵机的调理。
体系的软件规划流程图如图3所示。
本规划别离为矩阵键盘按键界说五种不同的功用。当按下一号键时，单片机履行内部固有的舵机输出值，多伺服电机操控体系完结固定摆角，带动机械手臂完结指定动作;当按下二号键时，调整一号舵机值的摆角增大;当按下三号键时，调整一号舵机值的摆角减小;当按下四号键时，调整二号舵机值的摆角增大;当按下五号键时，调整二号舵机值的摆角减小。主程序不断扫描哪位按键被按下，顺次判别所需履行的句子。
2.2 伺服电机模块软件规划与剖析
伺服电机模块的操控首要是经过单片机发生的PWM信号调制。在K60单片机中，脉宽调制模块中有3个独立的PWM模块 FTM0，FTM1，FTM2。其间FTM0有8路独立的可设置占空比的8位PWM通道，每个通道配有专门的计数器。该模块有4个时钟源，能别离操控8路信号。经过装备寄存器可设置PWM的使能与否、每个通道的作业脉冲极性、每个通道输出的对齐方法、时钟源以及运用方法(8个8位通道仍是四个16位通道)。别的的FTM1，FTM2模块各有两个PWM通道。这3个模块内部的周期需保持一致，彼此间的周期可设置不同。
3 结束语
文中相关规划是根据伺服电机特性，运用肢体康复设备这个渠道得以表现该规划的实践效果，本规划可使肢体康复设备正确安全的做出相应的动作，运用转向伺服电机操控摆臂方向，使肢体康复设备到达应有的功用要求。多伺服电机操控体系是使用于肢体康复设备的首要环节，本体系经过模仿医护人员的肢体康复辅佐动作，可以使机器手臂替代医护人员的一部分作业，削减了医护人员的压力。在现在医护人力资源紧缺的状况下，运用本体系关于患者进行肢体康复练习无疑能节约很多的人力物力财力，一起扩展了Kine ct技能的使用，具有非常宽广且有用的远景。
